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原标题:教学研究 | 虚拟现实资源在证据技术课堂上的应

浏览次数:163 时间:2019-10-29

原标题:英特尔微软商业VR挑战赛:VRMonkeys让玩家扮演犯罪现场调查员

分享人:吴震 分享人:吴震,映墨科技联合创始人,浙大航空航天学院的博士联合创始人,董事长:曾任华为技术有限公司项目经理和UT斯达康通讯有限公司高级顾问。 背景 映墨科技公司主要致力于VR一体化设备、穿戴式虚拟现实头显设备、虚拟现实内容平台的研发,以及虚拟现实行业解决方案的制定和实施。现有团队成员百余人,其中技术人员超过60%,核心团队中有国家千人计划专家, 硕士博士及浙大副教授10余人,更有微软资深工程师及曾供职跨国公司的顶尖人才加盟。 如何在大热的VR技术下脱颖而出?映墨科技选择另辟蹊径,产品选择以儿童VR为切入点,并且致力于TO B服务,让我们来看看他们的商业逻辑。 1、VR技术爆发下定位儿童VR 什么是VR? 虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。 用户进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算,将精确的三维世界视频传回产生临场感。 该技术集成了计算机图形、计算机仿真、人工智能、传感、显示及网络并行处理等技术。 虚拟现实发展前景十分诱人,它与网络通信特性的结合,在某种意义上说将改变人们的思维方式,甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。回顾创业艰辛路,Oculus的成功带来信心 那么映墨科技的创始人们又是从何时起意识到VR的广阔前景呢?一切开始与他们与Oculus的邂逅。Oculus VR是一家美国虚拟实境科技公司,主要产品Oculus Rift是一个效果逼真的虚拟实境头戴式显示器。 在12年10月,吴震、冯国华和罗浩偶然间看到了Oculus DK1,他们当下就判断,VR肯定是未来的方向,他们关于VR创业的想法就诞生于浙江大学玉泉校区西南面的草坪,在讨论了一个下午后,三个年轻人启动了他们的屌丝创业计划--开始于一个价值4000元的3D打印机和一个台钻。 创业之路总是风风雨雨,挫折不断。团队最艰难的时候是在2013年,在产品还没成型时,他们只能不断地试错,怀疑,再尝试。 2014年,在女儿刚出生的第三天,吴震等人就带着关于VR的想法和不成熟的商业逻辑北上帝都,住在138元的小旅馆,尝试着见一些通过朋友认识的业内人士。但是结果饱受打击。因为创业没能在生命之初陪在小女儿的身边,一直是吴震的遗憾。 但长久的努力终于迎来转机,就当他们在在讨论着产品的未来和方向,质疑是否值得坚持这个项目的时候,一个爆炸性新闻席卷全球,Oculus被Facebook20亿美元收购。这个消息给团队重新打了鸡血,属于VR技术的时代已经到来,于是在敲敲打打下映墨科技正式出了第一代产品。 起初专注VR头显,后瞄准儿童VR市场 映墨团队从12年起开始研发VR头显,14年成立杭州映墨科技有限公司,15年完成全球首款双镜片方案 模块化设计的星云Nebula VR眼镜的量产。这个过程中,我们花了将近两年的时间完善了一条VR一体化系统解决方案的技术链。映墨科技的VR头显 吴震认为,VR行业的共识是离普及还有很长一段路要走,主要有以下三个方面: 1)大多数头显还相对笨重且佩戴不舒适,长时间使用严重晕眩; 2)VR内容还不够丰富且无爆款游戏影视等内容出现,导致体验不够多样化粘性弱; 3)从供应链的角度上来看,VR头显的屏幕等升级周期较长,会拖缓硬件迭代的步伐。 儿童教育娱乐产业,与VR技术的结合优势 根据GreenlightVR研究机构统计结果表明:在娱乐、教育及艺术方面的应用占据主流,达21.4%,其次是军事与航空达12.7%,医学方面达6.13%,机器人方面占6.21%,商业方面占4.96%,另外在可视化计算、制造业等方面也有相当的比重。 在这些垂直领域的应用中,不可忽视的还有VR 儿童教育和娱乐。吴震博士认为,相较普及到C端用户而言,现阶段VR 模式的2B应用更值得进一步挖掘。 吴震介绍了VR在儿童垂直领域的三个优势。在虚拟现实技术中,沉浸感、想象力、交互性是三个最重要三个因素,它同样也是儿童VR的三个优势,因为这些特性与儿童的认知规律天然的契合。 1)身临其境的代入感:VR能够提供身临其境的沉浸式体验,可以更加真实得还原三维世界,可以作为一种儿童全新的认知工具。 2)插上想象的翅膀:VR可以突破很多现实条件的壁垒,建立创新虚拟实验室,极大扩展儿童的想象空间。 3)实时互动:现今,手势、语音等实时互动手段越来越强大,这为儿童VR的发展创造了条件。相对于成年人,儿童有更强烈的交互意愿和探索兴趣;而恰巧,VR可以将信息知识的获取从被动的接受变为主动的探索。 2、国外儿童VR竞品分析,市场化探索初见成绩 目前VR技术与教育和儿童娱乐的结合已经十分广泛,在市场和商业模式上的探索呈现出逐步成熟的态势。Google,Cardboard和三星等大公司都有成功的VR 教育产品 1) Google VR技术在教育领域的应用项目Expeditions Pioneer Program,该项目的目的是帮助全世界范围内的学生和老师使用VR。谷歌透露,参与Expeditions Pioneer项目的学生数量已经突破10万。对于一个推出仅两个月的项目来说,这一成绩还不错,参与的学生数量明年应该就能够突破100万。 2) Cardboard和美泰合作开发的VR产品,在亚马逊上受到好评。 3) 三星公司研究发现有超过1/3的父母,无法每天给孩子讲故事,所以他们研发结合了VR和VoIP技术的Bedtime VR Stories,让父母在子女临睡前讲故事。每个故事约6、7 分钟长,父母佩戴着三星Gear VR 跟着屏幕的文字和图像讲故事,子女则只需要一个Google Cardboard VR 眼罩就可以看到和听到。 3、一体化儿童VR产品--龙星人 龙星人是映墨科技针对5-8岁的儿童研发的一款全新概念的儿童益智娱乐一体化设备,可开拓儿童的想象力,激发儿童的创造力,是映墨科技2016年的战略级B2B2C的产品,适用场所为大型shopping mall、儿童游乐园、超市甚至是小卖部等场所。目前已有多项专利获授权,更有十余项专利受理中。 龙星人具有新奇性和娱乐性的特点,又符合运动、健康、快乐的流行理念,更结合了酷炫的高科技VR技术,孩子们体验过都爱不释手。主要功能如下: 1) 360全景视角:手持式儿童VR眼镜可以给体验者一个360全景视角,营造一个身临其境的环境,左右手柄上各有一个按键,用于辅助体验者完成主界面的运行和益智游戏场景中的交互。 2) 丰富有趣的益智游戏库:内含扮演类、音乐类、竞技类、休闲类等丰富的第一视角益智儿童VR精品游戏,可锻炼运筹策略、探索、空间想象等能力。每款游戏时长控制在3分钟左右。 3) 运行稳定的商户平台:可查看每款游戏的定价情况、运行次数、运营收益、收益来源等,便于商户根据实际情况调整每款游戏的定价及查看运营日报月报等运营数据等;支付方式分为两种,其一是投币,其二是微信扫码支付,支付后才可启动游戏。孩子们在体验龙星人VR产品 潜心研发,打造儿童VR用户体验特色 映墨科技团队开发出的儿童VR产品龙星人,还专门针对儿童的生理和认知发展的特点进行了优化,在使用中不会对儿童正在发育的神经系统造成不良影响。 1) 手持式儿童VR眼镜:龙星人所搭配的VR眼镜是全国第一款专门针对儿童研发的VR眼镜,根据中国5-8岁儿童的发育特点设计了VR眼镜的瞳距,使用了防蓝光镀膜的镜片,从硬件上降低了对儿童视力的影响。 2) 儿童护眼模式:龙星人还搭载了针对5-8岁儿童的眼球发育情况研发的护眼模式,运行游戏时默认开启护眼模式,场景环境会自适应调整到适龄儿童相应的色温,对比度,亮度等。 目前儿童VR内容非常的少,龙星人里面的内容大部分是映墨科技自己设计开发的。吴震给我们展示了龙星人产品中映墨科技团队自制的VR内容。 《拯救小猪》:儿童益智游戏。玩家扮演意外进入算术世界的小神童,通过答对算术题帮助被算数之神囚禁的小猪逃跑。将寓教于乐游戏内容安置在可爱动物和明亮场景中。 《疯狂投手》:将VR高度沉浸感与体育结合的投篮类游戏。在轻松音乐和Q版场景中,玩家通过预判与投篮时机的掌握透出不同功能的篮球。 《幻想舞台》:音乐类儿童游戏。玩家可以看到各种卡通角色在VR世界中飞舞的舞姿,完成任务终结舞曲。 4、儿童VR,可持续的商业模式和内容是核心 关于儿童VR的盈利方式,映墨科技主要有两个方式的构想: 首先可以通过售卖VR设备赚钱,适用场所为大型shopping mall、儿童游乐园、超市甚至是小卖部等场所,目前,已有500余个渠道商和50余个内容制作团队与映墨科技达成合作意向,且这个数目还在持续增加。 其次,可以通过每次小朋友的游戏过程获得收益。游戏每运行一次,将付市场价约为3-5元,其中映墨科技分成0.2元,获得的内容收益将与合作的内容制作团队进行分成。目前支付方式为投币与微信支付,未来刷卡、支付宝等更多支付方式将会加入。 一方面,映墨科技打造龙星人探索儿童VR内容和交互方式可行性,普及儿童VR。目前团队把龙星人推广到杭州的小学后,内容和交互方式得到老师和孩子的积极反馈,这个比较乐观的结果说明儿童VR这种形式的产品是符合用户体验习惯的。龙星人预计于今年暑期正式开售,届时映墨科技将会通过渠道商将其推向全国的适用场所。 另外一方面,映墨科技希望通过可持续的商业模式,聚集一批优秀的儿童内容。只有通过VR项目赚钱了,才会有更多的内容提供给VR的平台,这样整个行业生态才会健康。国外多元化儿童VR内容已经出现,例如《Dumpy: Going Elephants》、《Stone Age Snap VR》、《VR Minecart》等。但国内的儿童VR内容还很匮乏。 吴博士预估,一个VR游戏的内容团队有五到六个人,制作一款游戏的成本大概是七、八万人民币,当龙星人铺设总量是1万台的时候,合作的内容制作小团队也会获得比较好的受益。 5、结语 在采访中,吴震博士也聊到国内做儿童VR的人太少,包括商业模式和内容的探索只是开始。借互联网科技的不断发展,儿童VR企业应该思考不仅仅是硬件技术的掌握,更应该是丰富,独创的VR内容呈现,让VR 更好的服务于儿童教育,带给孩子们快乐,映墨科技的儿童VR之路也刚刚开始。 * 文章为作者独立观点,不代表立场。 * 本文由 六一实验室 授权 发表,并经编辑。转载请标明来源及作者。

一、虚拟现实与互动教学:

云顶娱乐,你是否还记得映维网在8月底报道的Ultimate Coder Challlenge IV: VR大赛呢?由英特尔和微软联合赞助的竞赛正在如火如荼地进行之中,而八支软件创新团队将为10万美元的奖金开发出最终的商业VR解决方案。

云顶集团官网,      虚拟现实(Visual Reality,简称VR),是今年来飞速发展的一门高新技术,它利用计算机生成一种模拟环境,创造出一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真,使用户沉浸到该环境中。应用计算机图形学,人们可以在虚拟空间中建造一个模拟现实的三维环境,利用特殊的输入设备和方法,可以进入这个虚拟空间与其中的人物或物体模型进行交互,从而完成与在现实时间中类似的工作。

延伸阅读:奖金达10万美元,英特尔联手微软举办商业VR解决方案挑战

      利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实验室,可对人们进行虚拟培训,具有环境逼真,“身临其境”感强,场景多变,培训针对性强和安全经济,可控性强等特点。在虚拟实验室中可以向学生展示不同的空间环境,不同的虚拟物体,可以有效解决现实中实验室场地、仪器资源有限的短板,让更多地学生参与其中;此外,学习者可以在任何时间、任何地点走进虚拟实验室,身临其境般的操作虚拟仪器,操作结果可以通过仪表显示反馈给学生,来判断操作是否正确。这种实验既不消耗器材,也不受场地等外界条件限制,可重复操作,直至得出满意结果。VR实验室的一大优点还在于其绝对的安全性,不会因操作失误而造成人身事故。正因为虚拟现实技术有这些优点,目前越来越多的高校、越来越多的学科在建设虚拟仿真实验室。

其中一支团队是VRMonkeys,他们的项目是“Virtual Invesgator”。通过结合专业培训与教育,玩家将扮演一名犯罪现场调查员并在VR世界中寻找线索。日前,团队成员Pedro Monteiro Kayatt解释了他们为何要使用犯罪现场调查员(CSI)来作为VR学习的模型。以下是映维网的整理:

      在法学领域,虚拟现实的教学手段还应用的不太多,可以说还在起步阶段。就证据科学技术这样的学科而言,只有某些专门的政法或警察院校建设有专门的虚拟仿真实验室。并且建设这样的虚拟实验室往往要联合多学科师资,花费几十万甚至上百万的经费才能实现。对于本院证据科学技术实验室来说,目前暂不具备这样的建设条件。不过,在娱乐领域,已经出现了类似科学探案类的虚拟仿真游戏,通过考察,笔者认为可以有选择地应用某些游戏资源引入课堂,加深学生对课堂内容的理解。在课堂中,笔者运行游戏,通过投影演示,带领学生展开了一次虚拟现场勘察的模拟,取得较好的教学效果。

我要问你一个问题:你知道70 20 10模型吗?简而言之,这是一个最有效的学习模型,其中70%的学习应来自于实践性学习,20%的学习应来自于社交性学习,而10%的学习则来自于正式教学。

二、深入体验虚拟现实教学

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      笔者选用的虚拟现实教学资源是2009年育碧公司出品的《犯罪现场勘查:致命意图》,在该游戏中,玩家可以在游戏中执行CSI各项侦查工作,藉由细密心思与冷静沉著的头脑,搜集凶案现场的各种犯罪证据,寻找与案件有关的各项蛛丝马迹,揭露出被刻意消毁的罪证。如果以学习技术的眼光看待这项游戏,则它可以给教学带来以下体验:

这正是虚拟现实如此令人向往的原因之一。最新一代的VR头显可以带来6自由度的移动,这样我们不仅可以在虚拟世界中环顾四周,同时能够自由行走。这进一步提升了临场感,而当结合运动控制器时,这为用户带来了非常类似于现实世界的体验。

      (一)虚拟现场,身临其境

如前所述,我们在这个项目中的主要重点是创建一个虚拟实验室,并用来向学生讲授几个主题。我们认为,犯罪调查是一种完美的案例研究,因为它融合了多个知识领域,如生物学,化学和物理等等。

        在进入每个案件后,第一个步骤就是要进行现场勘查。这两个游戏场景都提供了逼真的三维现场,操作者可以变换视角对现场进行观察。对于一些重点部位,还可以放大,进行重点勘查。当遇到可能有证据的区域,鼠标会变成一个勘查箱的图案,左键单击以后会展示常用的取证工具。针对不同物证选择正确的提取方法,才能成功提取。

用户将从犯罪现场(一个青少年的房间)传送至法医实验室。借助虚拟现实,玩家可以实际获取房间周围的线索,表明并选择重要的对象和材料。经过一丝不苟的搜寻后,他们可以在实验室调查相关的线索。

        除了现场勘查,游戏还设置了人物对话系统,操作者可以跟嫌疑人,证人,现场勘查人员进行对话,来获取相应信息。这些台词都经过精心设计,演员配音的语气也拿捏到位,配合表情和动作捕捉,游戏角色都塑造得非常鲜活。根据语气和表情,我们可以体会被问话者的心理状态,这也可以成为破案线索。

www.4008.com,为了实现逼真的体验,并且能够在8周时间内开发出这个概念证明,我们选择了Epic Games的引擎:Unreal 4。这不仅仅是因为团队已经对这款工具积累了丰富的经验,更是因为它提供了惊人数量的功能。

   

例如自4.14版本起,它们就开始提供VR体验的模板。

      (二)仪器仿真,丰富多样

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      接下来介绍的是本系列游戏的最大特色,就是对常见司法鉴定仪器的虚拟仿真。游戏里布置了一个虚拟犯罪实验室场景,展示了证据观察操作台,比较显微镜,痕迹物证比对查询系统,DNA比对系统,气相色谱仪等仪器。现场提取的物证要经过仪器检验,才能被揭示其与犯罪现场和相关人员的关联性。

一个非常有用的功能是Object Grabbing。通过利用可抓取对象实现的界面,我们可以在手上调用特定的函数,从而实现与玩家周围世界的交互。

      比如指纹证据要通过比对系统比对,dna要比对等位基因, 化学分析要比对原子吸收谱线,比较显微镜下通过变倍调焦观察物证细微结构,证据展台上拼接物证碎片等等。

Blueprints是一种可视化脚本语言,它令制作快速交互的原型变得非常简单,而且它们也非常容易处理。你通常会看到美术使用它们,甚至没有意识到他们正在编写代码。最后,你可以复制和粘贴这些代码,因为它们可以解释为XML文本。

      (三)遵守法规,逻辑严密

这个网站是与其他开发者共享代码的好方法。正如你从视频中看到的那样,我们已经实现了一些函数和交互,但其中大多数仍处于早期阶段。在未来,我们将越来越多地讨论技术问题以及我们是如何解决这些问题。

        对证据规则的严格遵守,也是此系列游戏的一大特色。因为不管什么科技手断,如果不遵守法律规则,就会成为非法证据,会最终被法官排除。本游戏涉及的主要程序规则有令状规则、讯问规则、当事人权利保障规则、非法证据排除规则等等。

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        在用证据进行案件推理时,游戏制作方也注重了提现基本的科学证据调查原理,主要有洛卡德物质交换原理、同一认定原理、物证的双联性原理和现场要素分析原理等等。

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        三、虚拟现实在证据技术课程中的教学应用设计:

        应用虚拟现实技术最理想的情况当然是根据实验室自身实际,开发适合教学的虚拟仿真实验平台。但由于涉及学科广泛 ,同时经费投入较大,此设想短期内不容易实现。但这并不意味着不能开展虚拟仿真方面的教学,我们可以采用一些“平民化”的技术来开展虚拟仿真实验。除了上述对虚拟现实游戏的演示实验以外,我们实验室还从以下几个方面,开展了虚拟现实教学研究:

      1. 应用3d扫描技术,得到人像和物体的三维模型。它可以解决虚拟现实中基于现实的模型建造问题。利用该技术,实验人员可以方便在计算机上实现证据三维特征的数据采集,然后对其进行检验分析。

        本实验室采用了三种3d扫描技术:一是照片建模技术,对建模物体进行360度数码拍照,然后将照片输入软件客户端,之后服务器端整合并处理这些照片数据,最后输出物体模型。我们选用的软件是Autodesk Recap。

照片扫描模型

        二是利用人像扫描设备,进行面部建模。应用微软Kinect体感设备,采集人脸立体特征,可以生成人物立体模型。

        2.应用3d图像编辑软件,进行证据模型的修复和特征重建。比如让学生学习Meshmixer、Maya、3dmax等软件的使用,对3d模型进行特征修复重建,使模型更接近实物。通过此技术,我们还开展了3d颅骨复原的初步研究,取得不错的效果,下一步要研究五官重建。

      3. 应用3d打印技术,实现虚拟模型的实体化输出。通过此技术,将计算机处理过的3d数字化模型,打印为现实实体,更加直观地对证据信息进行表达。

         

        四、结语

        虚拟现实技术目前在社会上还是处于比较前沿的技术,但随着科技水平的发展,它也越来越广泛地出现在我们身边。对于这样的新技术,我们更要积极地去接触、了解、学习,才能做到对教学手段的不断创新,这也符合“互联网 ”时代背景下的发展潮流。

        同时,我们也要看到虚拟仿真教学的缺点,它只是实现教学目标的辅助手段,不能代替课堂实景教学。课堂可以用这些技术进行效果演示,课外学生还需自己演练、接受指导且要控制时间。在虚拟场景中接受实训后,最好要参与实景实训,才能更好地区分虚拟与现实。

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